模拟自然环境条件下的水泥混凝土综合耐久性研究

At present the durability tests of concrete are almost conducted for single-factor, which can not reflect the actual durability state of concrete facilities. As a new concept and index, "Comprehensive Durability of Concrete" is proposed in this research, and further study such as establishment and evaluation of the index, correlation with concrete practical performance will be investigated in this research..First, the characterization method of comprehensive durability will be studied depended on the survey and analysis of typical concrete facilities disease features. Based on this, considering four deterioration factors in field conditions which contains dry-wet cycles, chlorine salt erosion, carbonization and freezing-thawing cycles as research object, concrete durability test under simulated natural environment is designed and conducted. By testing four different deterioration factors effect on concrete injury degree respectively, as compared with coupling effect of them, it is able to investigate the law of superposition of different deterioration factors. Meanwhile, with concrete scaling volume and dynamic elastic modulus as fundamental index, and microscopic pore structure as indirect index, the evaluation method of concrete comprehensive durability will be established in this research. According to above study, this research subject can set up a preliminary prediction model for concrete comprehensive durability and service life prediction model for concrete structures.

针对目前混凝土耐久性均为单因素测试、不能反映实际混凝土设施耐久性工作状态的问题，本课题提出了"混凝土综合耐久性"的全新概念和指标，将在此指标的建立与评价、以及其与混凝土设施实用性能的关系上进行深入的研究。. 本课题将在典型水泥混凝土设施病害特征调查和机理分析的基础之上进行混凝土综合耐久性表征方法研究。在此基础上,以交通基础设施中的混凝土结构经常承受的干湿循环、氯盐侵蚀、碳化和冻融循环四种劣化因素为研究对象，在室内进行模拟自然环境条件的混凝土耐久性试验，通过测试不同劣化因素造成的混凝土损伤度，以及四种劣化因素耦合作用下的混凝土综合劣化损伤度，进行不同劣化因素损伤度叠加规律的研究；同时,以混凝土的剥落量、动弹模量为基础指标，以混凝土微观孔隙构造为间接评价指标，建立混凝土综合耐久性的评价方法。在以上研究基础之上，本课题初步建立混凝土综合耐久性预测模型和混凝土结构物使用寿命预估模型。

本课题对典型区域混凝土交通基础设施的病害特征进行了调查研究，为拟定“室内模拟自然环境条件”提供了可靠依据。选取了碳化、干湿、冻融和氯盐侵蚀四种典型自然环境因素，在室内组建自然环境条件下水泥混凝土综合耐久性试验，包括清水环境和盐水环境下的碳化与冻融交替作用试验，以及碳化、干湿与冻融交替作用试验。同时，进行了相应单一自然环境因素作用下的对比试验。.基于上述自然环境条件下的水泥混凝土综合耐久性试验，分析了三种类型混凝土的相对抗压强度、相对动弹性模量和质量变化率的变化规律。试验结果表明，除了清水环境中碳化与冻融交替作用，以及碳化、干湿与冻融交替作用下混凝土的相对抗压强度大于单一冻融作用下的相对抗压强度外，在其余试验条件下的评价指标都随交替循环试验时间的延长而减小，且基本上都小于单一冻融作用下的相应指标。总的来说，多种自然环境因素作用下混凝土的耐久性能劣于单一冻融作用下混凝土的耐久性能。.通过对上述试验数据的分析，基于单一碳化作用、单一干湿（清水或盐水）作用和单一冻融（清水或盐水）作用下混凝土的损伤度，分别建立了碳化与冻融（清水或盐水）交替作用，以及碳化、干湿（清水或盐水）与冻融（清水或盐水）交替作用下混凝土的损伤演变模型。.测试了碳化与冻融交替作用，以及碳化、干湿与冻融交替作用下混凝土的碳化深度，并与单一碳化作用下的碳化深度值进行了对比分析。结果表明，无论清水环境，还是盐水环境，碳化与冻融交替作用，以及碳化、干湿与冻融交替作用下混凝土的碳化深度都要大于相同碳化时间下单一碳化作用的碳化深度。基于上述碳化数据，验证了混凝土碳化深度预测基本模型的合理性，建立了考虑自然环境因素影响的混凝土碳化深度预测修正模型。此外，对自然环境条件下混凝土结构的使用寿命进行了预测。.最后，应用本课题基础研究成果，开展了建筑垃圾废料流动性回填材料基本性能和工程化应用研究。